中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
一、 公路隧道地質(zhì)超前預報的目的
跟蹤地質(zhì)調(diào)查與超前地質(zhì)預報,應達到下列主要目的：
1. 在施工前期地質(zhì)勘察成果的基礎(chǔ)上，進一步查明掌子面前方一定范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)條件，進而預測前方的不良地質(zhì)以及隱伏的重大地質(zhì)問題。
2. 為信息化設(shè)計和施工提供可靠依據(jù)。
3. 降低地質(zhì)災害發(fā)生的風險。
4. 為編制竣工文件提供可靠的地質(zhì)資料。
二、 公路隧道地質(zhì)超前預報的內(nèi)容
超前地質(zhì)預報應包括（但不限于）以下內(nèi)容：
1. 地層巖性，重點為對軟弱夾層、破碎地層、煤層及特殊巖土等。
2. 地質(zhì)構(gòu)造，重點為對斷層、節(jié)理密集帶、褶皺軸等影響巖體完整性的構(gòu)造發(fā)育情況。
3. 不良地質(zhì)，特別是溶洞、暗河、人為坑洞、放射性、有害氣體、高地應力、高地 溫、高巖溫等發(fā)育情況。
4. 地下水，特別是對巖溶管道水、富水斷層、富水褶皺軸及富水地層。
三、 公路隧道地質(zhì)超前預報方法
隧道地質(zhì)超前預報方法主要有：地質(zhì)調(diào)查法、超前鉆探法、物理勘探法（TSP法、 TGP法和TRT法）、超前導洞法、水力聯(lián)系觀測。
1. 地質(zhì)調(diào)查法是隧道施工超前地質(zhì)預報的基礎(chǔ)，適用于各種地質(zhì)條件隧道超前地質(zhì)預報，調(diào)查內(nèi)容應包括隧道地表補充地質(zhì)調(diào)查和隧道內(nèi)地質(zhì)調(diào)查。
2. 物理勘探法適用于長、特長隧道或地質(zhì)條件復雜隧道的超前地質(zhì)預報，主要方法包括有彈性波反射法、地質(zhì)雷達法、陸地聲吶法、紅外探測法、瞬變電磁法、高分辨直流電法。
3. TSP法適用于各種地質(zhì)條件，對斷層、軟硬接觸面等面狀結(jié)構(gòu)反射信號較為明顯，每次預報的距離宜為100~150m,連續(xù)預報時，前后兩次應重疊10m以上。
4. 地質(zhì)雷達法適用于巖溶、采空區(qū)探測，也可用于探測斷層破碎帶、軟弱夾層等不均勻地質(zhì)體，在巖溶不發(fā)育地段每次預報距離宜為10 ~ 20m,在巖溶發(fā)育地段預報長度可 根據(jù)電磁波波形確定，連續(xù)預報時，前后兩次重疊不應小于5m。
5. 超前水平鉆探每循環(huán)鉆孔長度應不低于30m,連續(xù)預報時，前后兩循環(huán)孔應重疊 5~8m;可能發(fā)生突泥涌水的地段，超前鉆探應設(shè)孔口管和出水裝置，防止高壓水突出； 富含瓦斯的煤系地層或富含石油天然氣地層應釆用長短結(jié)合的鉆孔方式進行探測。
6. 富水構(gòu)造破碎帶、富水巖溶發(fā)育地段、煤系或油氣地層、瓦斯發(fā)育區(qū)、采空區(qū)以 及重大物探異常地段等地質(zhì)復雜隧道和水下隧道必須采用超前鉆探法預報、評價前方地質(zhì)情況。
7. 超前導洞法可采用平行超前導洞法和隧道內(nèi)超前導洞法，兩座并行隧道可根據(jù)先行開挖的隧道預測后開挖隧道的地質(zhì)條件。
8. 當隧道排水或突涌水對地下水資源或周圍建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生重大影響時，應進行水力聯(lián)系觀測。
四、公路隧道地質(zhì)超前預報的分級
超前地質(zhì)預報應實行分級管理，根據(jù)地質(zhì)災害對隧道施工安全的危害程度，對工程進行地質(zhì)災害分級，采取不同地質(zhì)預報方案。
根據(jù)地質(zhì)災害對隧道施工安全的危害程度，地質(zhì)災害分為以下四級：
A級：存在重大地質(zhì)災害隱患的地段，如大型暗河系統(tǒng)，可溶巖與非可溶巖接觸帶， 軟弱、破碎、富水、導水性良好的地層和大型斷層破碎帶，特殊地質(zhì)地段，重大物探異常 地段，可能產(chǎn)生大型、特大型突水突泥地段，誘發(fā)重大環(huán)境地質(zhì)災害的地段，高地應力、 瓦斯、天然氣問題嚴重的地段以及人為坑洞等。
B級：存在中、小型突水突泥隱患的地段，物探有較大異常的地段，斷裂帶等。
C級：水文地質(zhì)條件較好的碳酸鹽巖及碎屑巖地段、小型斷層破碎帶，發(fā)生突水突泥的可能性較小。
D級：非可溶巖地段，發(fā)生突水突泥的可能性極小。
地質(zhì)復雜隧道的預測預報應堅持隧道洞內(nèi)探測與洞外地質(zhì)勘探相結(jié)合、地質(zhì)方法與物探方法相結(jié)合、輔助導坑與主洞探測相結(jié)合，開展多層次、多手段的綜合超前地質(zhì)預報， 并貫穿于施工全過程。不同地質(zhì)災害的預報方式可采用：
1級預報可用于A級地質(zhì)災害。采用地質(zhì)調(diào)査法、地震波反射法、超聲波反射法、陸地聲吶法、地質(zhì)雷達法、瞬變電磁法、紅外探測法、超前水平鉆探法等進行綜合預報。
2級預報可用于B級地質(zhì)災害。釆用地質(zhì)調(diào)査法、地震波反射法、陸地聲吶法、超聲波反射法，輔以紅外探測法、瞬變電磁法、地質(zhì)雷達法，必要時進行超前水平鉆孔。
3級預報可用于C級地質(zhì)災害。以地質(zhì)調(diào)查法為主。對重要地質(zhì)界面、斷層或物探異常地段宜采用地震波反射法或超聲波反射法進行探測，必要時釆用紅外探測和超前水平鉆孔。
4級預報可用于D級地質(zhì)災害。采用地質(zhì)調(diào)查法。
1B414022隧道施工監(jiān)控量測技術(shù)
量測計劃應根據(jù)隧道的圍巖條件、支護類型和參數(shù)、施工方法以及所確定的量測目的進行編制，同時應考慮量測費用的經(jīng)濟性，并注意與施工的進程相適應。隧道施工監(jiān)控量測應作為重要工序列入施工組織設(shè)計和工序管理。
一、 監(jiān)控量測的目的
監(jiān)控量測是施工工藝流程中的一個重要工序，應貫穿施工的全過程。監(jiān)控量測應達到下列目的：
1. 掌握圍巖和支護的動態(tài)信息并及時反饋，指導施工作業(yè)。
2. 通過對圍巖和支護的變形、應力量測，為修改設(shè)計提供依據(jù)。
3. 分析各項量測信息，確認或修正設(shè)計參數(shù)。
二、 量測內(nèi)容與方法
1. 量測項目分必測項目和選測項目，見表1B414022-1和表1B414022-2。隧道施工時必須進行必測項目的量測，選測項目應根據(jù)設(shè)計要求、隧道斷面形狀、大小和埋深、圍巖條件、周邊環(huán)境條件、支護類型和參數(shù)、施工方法等綜合選擇。
表 1B414022-1
序 號 | 項目名稱 | 方法及工具 | 布置 | 測試 精度 |
1 |
洞內(nèi)、 外觀察 | 現(xiàn)場觀測、地質(zhì)羅盤 | 開挖及初期支護后進行 | — |
2 |
周邊位移 | 各種類型收斂計、 全站儀 | 每5 ~ 50m—1 個斷面，每斷面2 ~ 3對測點 | 0.1mm |
3 |
拱頂下沉 | 水準測量的方法， 水準儀、鋼尺等 | 每5 ~ 50m— 個斷面 | 0.1mm |
4 |
地表下沉 | 水準測量的方法， 水準儀、銦鋼尺等 | 洞口段、淺 埋段（h0≤2b） | 0.5mm |
注：b——隧道開挖寬度；h?——隧道埋深。
2. 爆破開挖后應立即進行工程地質(zhì)與水文地質(zhì)狀況的觀察和記錄，并進行地質(zhì)描述。地質(zhì)變化處和重要地段，應有照片記載。初期支護完成后應進行噴層表面的觀察和記 錄，并進行裂縫描述。
3. 隧道開挖后應及時進行圍巖、初期支護的周邊位移量測，拱頂下沉量測；安設(shè)錨桿后，應進行錨桿抗拔力試驗。當圍巖差、斷面大或地表沉降控制嚴時宜進行圍巖體內(nèi)位移量測和其他量測。位于Ⅳ~ VI級圍巖中且覆蓋層厚度小于40m的隧道，應進行地表沉降量測。
4. 量測部位和測點布置，應根據(jù)地質(zhì)條件、量測項目和施工方法等確定。
5. 測點應距開挖面2m的范圍內(nèi)盡快安設(shè)，并應保證爆破后24h內(nèi)或下一次爆破前測讀初次讀數(shù)。
6. 測點的測試頻率應根據(jù)圍巖和支護的位移速度及離開挖面的距離確定。
7. 現(xiàn)場量測手段，應根據(jù)量測項目及國內(nèi)外人工量測儀器的現(xiàn)狀來選用。一般應盡量選擇簡單可靠、耐久、成本低、穩(wěn)定性能好，被測量的物理概念明確，有足夠大的量程，便于進行分析和反饋的測試儀具。
三、量測數(shù)據(jù)處理與應用
1. 應及時對現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)繪制時態(tài)曲線(或散點圖)和空間關(guān)系曲線。
2. 當位移一時間曲線趨于平緩時，應進行數(shù)據(jù)處理和回歸分析，以推算最終位移和掌握位移變化規(guī)律。
3. 當位移一時間曲線出現(xiàn)反彎點時，則表明圍巖和支護已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，此時應密切監(jiān)視圍巖動態(tài)，并加強支護，必要時暫停開挖。
4. 隧道監(jiān)控量測工作應根據(jù)控制基準建立預警機制，可按表1B414O22-3實行分級管理。
位移管理等級 | 表 IB414022-3 | ||
管理等級 | 管理位移(mm ) | 處理建議 | |
Ⅲ | U＜ ( U0/3 ) | 正常施工 | |
Ⅱ | (U0/3) ≤U≤（2U0/3） | 綜合評價設(shè)計、施工措施，加強監(jiān)控 量測，必要時釆取相應工程對策 | |
Ⅰ | U> (2U0/3 ) | 暫停施工，釆取相應工程對策 | |
注：U實測位移值；U0-設(shè)計極限位移值。
遇到下列情況之一時，也應提出預警并分級管理。
(1) 支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂，實行I級管理；
(2 )地表出現(xiàn)開裂、坍塌，實行I級管理；
(2) 滲水壓力或水流量突然增大，實行Ⅱ級管理；
(3) 水體顏色或懸著物發(fā)生變化，實行Ⅱ級管理。
5. 二次襯砌的施作應在滿足下列要求時進行：
(1) 隧道水平凈空變化速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降；
(2 )隧道位移相對值已達到相對位移量的90%以上。
對淺埋、軟弱、高地應力圍巖等特殊地段應視現(xiàn)場情況確定。
四、 量測管理
隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測應成立專門測量小組，由施工單位或委托其他單位承擔量測任務(wù)。量 測組負責測點埋設(shè)、日常量測、數(shù)據(jù)處理和儀器保養(yǎng)維修工作，并及時將量測信息反饋于施 工和設(shè)計?，F(xiàn)場監(jiān)控量測應按量測計劃認真組織實施，并與其他施工環(huán)節(jié)緊密配合，不得中 斷工作。各預埋測點應牢固可靠，易于識別并妥善保護，不得任意撤換和遭到破壞。
五、 竣工文件中應包括的量測資料
1. 現(xiàn)場監(jiān)控量測計劃。
2. 實際測點布置圖。
3. 圍巖和支護的位移一時間曲線圖、空間關(guān)系曲線圖以及量測記錄匯總表。
4. 經(jīng)量測變更設(shè)計和改變施工方法地段的信息反饋記錄。
5. 現(xiàn)場監(jiān)控量測說明。
